固井工具与设备

浮鞋与浮箍

1、浮鞋与浮箍 

    油田开发早期用的是承托环(阻流环)，又称为浮箍，其作用是注水泥时用来控制胶塞的下行位置，以确保管内水泥塞长度、防止水泥浆倒流。但它靠金属与尼龙的密封，密封效果差、承压能力低，因此逐渐被淘汰。浮鞋或浮箍是能产生浮力的套管引鞋或接箍。引鞋是用来引导套管柱沿井筒顺利下到井内，防止套管脚插入井壁岩层，减少下井阻力。

     浮鞋除具有引鞋的作用—外回流。在下套管过程中，使环空钻井液保持流动。 浮箍也具有防止水泥浆回流的作用，同时还具有在固井时胶塞碰压、限制人工井底的深度和套管柱下底脚水泥塞的高度的作用，从而保证油层套管底部的封固质量。 出于浮鞋或浮箍耐高温、密封性和可钻性好，连接方便因而可代替引鞋、套管鞋等。

分类

     按套管下井时钻井液进人方式的不同，浮鞋浮箍可分为普通型和自灌型；按回压装置的工作方式又可分 为浮球式扣舌板式等。 浮箍用于承接胶塞组，使箍鞋间有一段水泥塞，并容纳套管内壁附着的杂质等，确保水泥浆柱不被替空， 从而保证套管鞋外的固井质量。同时可作为防止水泥回流的备用。浮箍是用来控制套管柱内水泥塞的高度，它两端都有扣，可以连接于任意两套管之间，而浮鞋只是一端有母扣，只能位于套管的最前端。

    浮箍和浮鞋有水泥式的和金属的，浮鞋一般在套管的最下端，而浮箍一般在浮鞋上端一点，在双级注水泥 的时候也会加个浮箍，基本作用就是用来防止注水泥时水泥浆倒返。

套管

1、套管分类

 1.隔水导管(或导管，包括锤打入桩管)

 2.表层套管

 3.技术套管(中间套管或保护套管)

 4.生产套管或尾管。

2、各种套管作用

1.导管

 导管主要用来隔离海水，引导钻头入井和井内泥浆从井口返回泥浆池，封隔海底面以下的疏松易塌地层，用以支承表层、技术和油层套管的重量。

2.表层套管

   表层套管用来封隔上部不稳定的松软地层和水层及浅层气，安装井口装置以控制井涌井喷，同时支承技术套管和油层套管或尾管的重量。

3.技术套管或中间套管

   技术套管主要用来封隔难以控制的复杂地层以保证钻井工作顺利进行下去。

4.生产套管

   生产套管主要用来把生产层和其他地层封隔开，把不同压力的油、气、水层封隔开来，在井内建立一条油、气通路，保证长期生产，并能满足合理开采油、气和酸化压裂等增产措施的要求。

3、尾管柱

  按功能为为钻井尾管、生产尾管、回接尾管等

1.钻井尾管：

   钻井尾管功能相当于技术套管的尾管称为钻井尾管。

2.用钻井尾管的意义

• 封隔漏失层、高压层等；

• 节约钻井成本；

• 满足使用复合钻具要求；

• 控制套管磨损（满足后期回接）。

3.生产尾管

   生产尾管功能相当于生产套管的尾管称为生产尾管。

4.使用生产尾管的意义：

• 封隔油、气、水层；

• 节约钻井成本；

• 满足使用复合油管要求；

5.回接尾管：

   回接尾管主要用于修复尾管以上套管，回接套管至井口或回接套管至上层套管内任何深度。

6.常见套管串结构

• 插入式/内管固井套管串结构常用套管尺寸: 30”、20”、13-3/8”；

• 单级固井套管串结构，常用套管尺寸: 13-3/8”、9-5/8”、7”；

• 双级固井套管串结构，常用套管尺寸: 13-3/8”、9-5/8”、7” ；

• 尾管管串结构，常用套管尺寸: 13-3/8”、9-5/8”、7”、5” 、4-1/2” ；

  固井设备
  

1、固井设备基本构成

2、固井泵工作原理

1)基本结构：

     固井泵主要包括泵缸、活塞、吸水阀和排水阀等基本部件。

2)工作原理：

• 吸入过程：当活塞从（左图所示）的极右位置向左移动时，活塞右侧腔室的容积增大，其中压力降低。吸入口的液体就在大气压力和泵缸内压力的压力差作用下，沿吸入管上升，推开吸入阀进入泵缸。此时，排出阀处于关闭状态。

• 排出过程：活塞在到达终点后，活塞即开始由左向右移动，工作腔室的容积逐渐减小，进入泵缸中的液体受到活塞的挤压，使压力迅速增高推开排出阀，将液体排出。此时，吸入阀处于关闭状态。

3、水泥浆混合装置

4、ADC混合系统

5、水泥缓冲罐

工作原理：

• 容积缓冲: “蓄水池”作用，平衡平台灰罐输灰的压力和出灰量的波动。

• 二次气化:气化气通过气化囊的纤维网孔流入罐内水泥，进行第二次气化(第一次在平台灰罐内)，把水泥变成灰气混合物。

• 气灰分离:灰下沉，气上浮至灰罐顶部，通过罐内排气管和平衡阀排出舷外。

• 恒压出灰:平衡阀自动调节排气阀的开口大小，使得缓冲罐顶部的压力恒定在6～9PSI。A处的压力＝顶部B处气压(6~9PSI)＋干灰水泥的压力(高度乘密度)。

  套管附件

  1、水泥头

  1)套管水泥头

   释放下胶塞时，旋转退出释放下挡销，下胶塞在重力和泵送液体推动下离开下胶塞所在内腔(释放指示销有显示)，并沿套管内壁被驱替至套管浮箍上。放上胶塞时，旋转退出释放上挡销，上胶塞在重力和顶替液的推动下，离开上胶塞所在内腔(释放指示销有显示)，驱替水泥浆并清刮套管内壁直到与下胶塞重合、碰压为止。

  2)尾管水泥头
  

    尾管水泥头用于尾管固井。尾管水泥头由提升短节、本体、旋转轴承机构、钻杆塞挡销机构、投球机构、钻杆联接短节和阀门管汇等部分组成，如图所示。尾管水泥头主要用于尾管固井，提升短节和旋转轴承机构的作用同钻杆水泥头的对应机构相同。坐挂尾管悬挂器时，旋转投球机构的手柄，顶杆便将球从投球机构内腔顶出，球在重力和泵送液体的推动下，沿钻杆内腔落到悬挂器球座上，在泵压的作用下使尾管悬挂器实现坐挂。释放尾管胶塞时，旋转钻杆塞挡销机构的手柄，使挡销从钻杆塞内腔收回，钻杆塞便在泵送液体的推动下离开钻杆塞所在内腔，沿钻杆内壁落到尾管胶塞座上，在泵压的作用下剪切释放尾管胶塞。

  胶塞

  2、循环头

  循环头用于下套管或尾管中途连接下入套管、顶驱或地面高压管汇上，建立循环的井口工具。

  3、插入接头

  插入接头与插入式浮鞋或浮箍配套使用，主要用于大尺寸套管的内管固井作业，有直插式和旋转插入式。

  4、SSR平衡阀

     SSR平衡阀与钻杆水泥头配套使用，主要作用是：平衡SSR水下释放系统管内外压差，避免胶塞非正常释放。